架空输电线路鸟害故障分析及防范措施

架空输电线路鸟害故障分析及防范措施

作者：耿辉

来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第25期

【摘 要】对架空输电线路的鸟害防护工作，国家电网公司和南方电网公司均有明确的要求：电网的设计单位在设计时需要充分考虑鸟害多发地带的驱鸟措施，建设单位在施工时需要在输电杆塔上加装相应的驱鸟装置。国家电网公司一直鼓励下属单位与高校开展合作，积极研发更为有效的鸟害防护的管理措施和技术措施，这也足以说明输电线路鸟害防护的重要性。输电线路鳥害防护的研究具有重要的意义，同时也会促进相关产业的发展，带来巨大的经济效益。

【关键词】架空输电线路；鸟害故障；防范措施 1引言

近年来，随着人类加强对大自然的保护，鸟类的数量增多，活动范围扩大。有统计资料表明，由于鸟类活动引起的线路故障仅次于雷害和外力破坏，占线路故障总数的第3位，已经严重危害了输电线路的安全运行。因此，在鸟害故障形成机理和防治对策的研究方面要投入更多时间和精力，使得该类故障可预防和监测，减小其对输电线路的安全运行的影响。 2架空输电线路鸟害故障分析的意义

相当比例的输电线路跳闸故障是因鸟类活动所致。据国内外统计数据，1988—1992年间美国弗罗里达州线路总跳闸次数为3230次，不明原因闪络占比为48%，推断鸟害是其中最主要因素。1996至1999年三年间南非275kV系统共发生事故1326次，其中鸟粪闪络占比高达34%，是造成该地区电网事故的首要原因。近20年来，随着人类逐渐关注并致力于环境及生态保护，生态环境得到较好的改善，与此同时，鸟类数量也得到大幅增加。此外，各种电压等级输电线路大范围投入运行，较高的输电线路是鸟类喜欢栖息的场所，频繁的鸟类活动已经给电网运行造成了严重影响。分析鸟害故障形成原因，进而找到鸟害防范措施，对电力系统安全运行具有重要意义。

3架空输电线路鸟害故障分析

鸟类排泄的粪便造成闪络是各种鸟害闪络的最典型形式，其占据比例最高。按故障形成过程可分为鸟粪造成绝缘子沿面污闪和鸟粪下落时短接高低压空气间隙造成的空间闪络两种，而鸟粪空间闪络又占据90%以上比例，国内外多条高压线路曾因鸟粪闪络而发生跳闸故障。因此分析鸟害故障机理与相关防范措施，对电力系统安全运行具有重要意义。 （1）鸟粪闪络故障

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高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体。他是为了增加爬电距离的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫绝缘子。鸟粪会附着输电线路绝缘表面在潮湿条件下其可溶物质逐渐溶于水，在绝缘表面形成一层导电膜，使绝缘子的绝缘水平大大降低，在电力场作用下出现的强烈放电现象。造成线路的闪络，影响了输电线路的安全运行的可靠性。 （2）鸟巢短路故障

现场大多出现喜鹊等鸟类在输电线路杆塔上筑巢时，口叼树枝、铁丝、柴草等物体在线路上空或导线之间飞行，飞行时所叼物体掉落在横担与导线之间，或刮风时，杆塔上鸟巢被风吹散后，筑巢物体掉落在带电导线或绝缘子上造成线路短路接地。 4架空输电线路鸟害故障的防范措施 4.1驱鸟针

驱鸟针是一种市面出现较早，使用范围较广的一种低成本驱鸟装置。驱鸟针，我们从字面意思上也不难看出，此类驱鸟器利用其自身表面的众多针刺使鸟类无法在其附近活动。因输电杆塔结构的特殊性，杆塔上方一般会加有横担结构。这种架构十分有利于鸟类的筑巢，所以通常将驱鸟针安装于此，使得鸟类无法在此筑巢。一般在同一输电杆塔上安装若干个驱鸟针，多个驱鸟针的组合使用，使得鸟类很难在整个输电杆塔横担范围活动。驱鸟针成本低、易安装，同时因其自身带有针刺的特性，使得鸟类无法适应，可以有效解决鸟类适应性问题，驱鸟效果相对持久。虽然驱鸟针有众多的优点和最关键的驱鸟效果持久，但是输电杆塔在安装若干驱鸟针使鸟类无法在横担附近活动的同时，也给我们输电线路的运维人员带来了诸多的不变。运维人员很难上下输电杆塔，影响正常的运检作业。另一方面，驱鸟针对鸟类在横担的筑巢活动作用显著，但是无法影响鸟类在线路附近的活动，使得其在鸟害防护上的作用范围较为片面。 4.2声音驱鸟器

声音驱鸟器通过电子元件实现驱鸟器发出鸟类惧怕的声音，这些声音可以是提前录制保持好的，也可以是实时发射的。声音驱鸟器的作用范围较为全面，不仅可以对杆塔（横担）上的鸟类有驱赶作用，也可对输电线上的鸟类有驱赶作用。声音驱鸟器最关键的是驱鸟声音的有效性，因鸟的种类巨多，因此不同鸟类对同一声音的敏感性不尽相同，这就导致单一音频驱鸟效果十分有限。要想达到理想的驱鸟效果，需要声音驱鸟器能够发出不同的声音以便驱赶不同的鸟类。但是很难做到将鸟类害怕的声音都存贮在一个声音驱鸟器内，也很难实现声音驱鸟器对鸟儿种类的判别，这些都会很大程度上限制声音驱鸟器的驱鸟效果。我们知道鸟类很快就会适应单一音频的驱鸟器，而且声音驱鸟器如果不能判断鸟类的有无而一直发声的话，不仅对环境造成危害，而且对驱鸟器的电源提出了极高的要求。声音驱鸟器的种种不足很难实现输电线路的主动驱鸟，也很难到达一个理想的驱鸟效果。 4.3超声波驱鸟器

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超声波驱鸟器的原理是基于鸟类对于≥20kHz的超声波有着很强的趋避性。相关的研究也己表明鸟类鼓膜在≥20kHz的超声波作用下振动比较明显，因此超声波驱鸟器的效果比较明显，是驱鸟器的一个重点研究方向。目前超声波驱鸟器己被广泛应用于众多鸟害防护领域，如电网输电线路、铁路输电线路、机场、农场等。超声波驱鸟器的核心是超声波发射单元电路，该类驱鸟器也是通过电子元器件完成超声波的自动发射。超声波电路设计主要基于单片机或ARM芯片完成，ARM芯片因其运算速度快，在发射超声波频率上有更大的优势，但是其成本太高。单片机虽然运算速度不如ARM芯片，但是现在市面上的单片机主频也得到了极大的提高，同时考虑驱鸟器的成本，目前更多的驱鸟器选择单片机作为超声波发射电路的主控单元。超声波驱鸟器在使用过程中不会对环境造成危害，也不会给运维人员带来不便，同时超声波对鸟类的驱赶作用明显。同样超声波驱鸟器也需要面对鸟类的适应性问题，如果超声波驱鸟器能够发射的超声波频率有限，那么鸟类还是会很快适应这些有限的超声波频率。目前常见的超声波驱鸟器的超声频率还是不够宽泛，超声波驱鸟器只有能够发射频谱随机变化的超声波才能降低鸟类的适应性，使驱鸟器效果更加持续。虽然鸟类对≥20kHz的超声波比较敏感，但是有研究表明，当超声波频率超过一定值后，鸟类的敏感性就不会再增加，所有超声波驱鸟器需要针对作用明显的超声频段而设计。超声波驱鸟同声音驱鸟器都属于电子驱鸟器，都是可以在户外独立工作，不需要人为操控。所以它们面临同样的一个问题，户外电源的问题，我们需要一个有效的电源电路为驱鸟器的工作持续供电。因高压输电线路避雷针的直接接地的特性使得驱鸟器无法利用其祸合电压作为电压输入。通常电子驱鸟器的电源选择太阳能和蓄电池组合供电，一个稳定有效的电源电路也是制约现在驱鸟器发展的一大因素。超声波驱鸟器要想有理想的驱鸟器效果，不仅要解决超声频率的问题，还有解决电压供电问题。 5结束语

对于输电线路的鸟害，应该从研究鸟的种群分布、生活习性及规律、迁徙特点等入手地去引导鸟类适应新的环境，这样才能使得鸟类有了新的栖息地而不去危害线路。在防治鸟害过程中也要注意地区不同，情况不同，预防鸟害故障也应根据当地气象及鸟类活动的规律，结合行之有效的防鸟害经验，科学防范才能最终取得理想效果。 参考文献：

[1]巢亚锋，徐志强，岳一石，王峰，王成，黄福勇.湖南输电线路鸟害故障特征分析及防范措施[J].高电压技术，2016，4212：3853-3860. （作者单位：国网太原供电公司输电运检室）